二级公路毕业设计计算书

'目录第一章绪论11.1沿线工程地质概况11.2主要设计内容11.3设计指标及技术标准2第二章路线设计42.1概述42.2一般原则与设计原理42.3选线步骤52.4平面线性设计52.5平曲线计算8第三章纵断面设计113.1概述113.2原则及方法113.3纵断面设计计算143.4纵断面设计成果16第四章横断面设计184.1概述184.2设计原则184.3设计步骤194.4设计综述194.5土石方的计算及处理22第五章路基设计与防护275.1概述275.2路基设计275.3路基排水设计31第六章挡土墙设计326.1挡土墙设计原则326.2挡土墙的横向布置336.2.1平面布置336.3排水设施336.4沉降逢与伸缩缝346.5挡土墙施工方法346.6挡土墙设计验算34第七章路面设计457.1概述457.2路面结构设计原则45104 7.3结构层组合设计原则457.4路面设计步骤467.5沥青路面结构设计467.6水泥混凝土路面设计54第八章桥涵设计638.1设计资料638.2设计要点638.3空心板截面几何特性计算648.6预应力钢筋数量估算及布置758.5换算截面几何特性计算778.6承载能力极限状态计算788.7正常使用极限状态计算828.8主梁变形验算888.9持久状况应力验算918.10短暂状况应力验算978.11桩长计算102附录104参考文献：104104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书第一章绪论1.1沿线工程地质概况1.1.1工程概况工程设计地点为石河子，工程名称为石河子新建二级公路工程，路线全长1408.834m。设计等级为二级公路，路基宽度为12m，设计车速为80km/h。1.1.2沿线地质情况拟建公路位于盆地，公路沿线地形总体比较平缓，属于平原微丘区，地势由东南向西北倾斜，自然地面坡度约为3～8‰。本段地处公路自然区划的Ⅵ2区，海拔高度在500m～700m之间。残积—坡积低山丘陵区岩性以泥岩、粉砂岩、砾岩、凝灰岩、碎屑岩、煤层为主；剥蚀—堆积平原区岩性以泥质砂岩、细砂岩、红色砾岩、中、细砂、低液限粉土为主。风积沙漠区岩性以细砂、中砂、低液限粉土为主。1.1.3沿线气候情况本项目沿线基本为戈壁荒漠，无大型沟河，降水稀少，无地表水流入。路线全线有多处冲沟，沿线沟壑多呈漫流状，流程较短，水量不大，地表水冲刷痕迹明显。主要的河沟有2条。沿线地下水的唯一来源是大气降水补给，地势较低段落受地形条件影响形成洼地。项目区域地处荒漠、隔壁地带，日照充足，蒸发强烈，夏季炎热，冬季寒冷，空气干燥，昼夜温差较大，属于典型的大陆性干旱气候。区域内年平均气温3.0℃~6.5℃，一月平均气温-11.7℃~-18.4℃，七月份平均气温23.5℃~26.0℃，极端最低气温-42.6℃，极端最高气温43.0℃。1.2主要设计内容本设计共分九个阶段：1）收集熟悉资料，撰写开题报告第1周2）方案设计、平面设计第2、3周3）纵断面设计、编写平纵面的说明书第4周104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书4）横断面设计第5、6周5）路基路面及挡墙设计第7周6）桥梁结构设计第8、9、10周7）编写设计说明书余下部分，并整理图纸第11、12周8）指导老师审查，修改、整理图纸第11、12周9）评阅人审阅、准备毕业答辩第11、12周1.3设计指标及技术标准（1）设计等级：二级公路；（2）设计速度：80km/h；（3）设计标准轴载：BZZ—100；（4）桥涵设计荷载：公路—Ⅱ级；（5）设计洪水频率：涵洞为1/50；（6）沥青混凝土路面，设计年限为12年。水泥混凝土路面，设计年限为20年。（7）道路的使用性质和交通量：主要供车辆交通使用，交通量年平均增长率为4.45%。具体交通量见表1-1，主要设计指标见表1-2。表1—1初始年交通量序号车型名称交通量序号车型名称交通量1小客车13506东风EQ1404252交通SH1414007黄河JN-1504253四平SPK61502658特大车日野KB2223004北京BJ1308509拖挂车五十铃295解放A50305104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书表1—2主要设计标准规范标准二级公路设计速度（km/h）80路基宽度（m）一般值12最小值8.5车道宽度（m）3..75路肩宽度（m）右侧硬路肩一般值1.5最小值0.5土路肩一般值1.5最小值0.5圆曲线最小半径（m）一般值400极限值250最大纵坡(%)5%最小坡长（m）150最大坡长（m）3%12004%10005%8006%600竖曲线最小半径（m）凸形一般值2000极限值1000凹形一般值4500极限值1000竖曲线最小长度（m）85停车视距（m）75回车视距（m）150超车视距（m）350104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书第二章路线设计2.1概述路线方案是路线设计最根本的问题。路线方案是否合理，不仅关系到道路本身的工程投资和运营效益，还关系到道路的使用功能和国家的路网规划、国家的政策和国防要求等。因此，路线基本走向的选择应综合考虑公路的等级、在路网中的作用、水文、气象、地质、地形等自然条件，结合铁路、航空、水运、管道的布局和城镇、工矿企业、资源状况等，从所有可能的方案中，通过调查、分析、比选，确定一条最优路线方案。公路选线和定线，是根据公路的性质、等级、任务和标准，在路线起终点间综合地形，地质,地物及其它沿线条件，综合平、纵、横三方面因素在实地或纸上选定公路中线位置，然后进行测量和有关设计工作。路线的选定与公路线形设计有密切的关系,线形设计是对公路路线平、纵、横设计的基础，平、纵、横设计也是对其深一步细化和调整的依据，故选线定线应与几何设计相结合。2.2一般原则与设计原理2.2.1选线定线原则选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各种因素的关系，其基本原则如下：（1）在路线设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案；（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、快捷的前提下，做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不要轻易采用极限指标，也不应片面追求高指；。（3）选线注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园等；（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址；（5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响；104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书（6）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑、汽车运营所产生的影响和污染等问题。2.2.2平面线性设计原理公路平面线性由直线、圆曲线和缓和曲线组成。直线应根据路线所处的地形、地物、地貌并综合考虑驾驶者的视觉、心理状态等合理布设。但是直线的最大长度应有所限制，应结合具体情况采取相应的技术措施。不论转角大小均应设置圆曲线，但不得已而设置小于7度的转角时则必须设置足够长的曲线，当圆曲线半径小于不设超高最小半径时，应设超高，并且用超高缓和段连接。缓和曲线长度还应大于超高过渡段的长度。超高的横坡度按公路等级、行车速度，路面类型，自然条件和车辆组成等情况确定。2.3选线步骤一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面到带进而到线的过程来实现的，一般要经过以下三个步骤：（1）首先确定起终点的位置,根据地形图上的地形地貌及相关的设计数据确定两点间路线的基本走向；（2）按地形、地质、水文等自然条件选定一些细部点，如沿线房屋、农田等地点要重点控制,然后连接控制点，初步完成路线布局；（3）本设计本着方便城镇出入,少占田地,尽量避免穿越池塘,尽可能利用老路,路线短,填挖少且平衡的原则，在满足技术标准的前提下,进行平纵横综合设计,以定出道路的中线。2.4平面线性设计2.4.1一般原则（1）平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；（2）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量地选用较大的圆曲线半径；（3）两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得以短直线相连；（4）两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜；104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书（5）曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性；（6）应避免连续急转弯的线形。2.4.2直线长度的限制（1）直线的最大长度我国地域辽阔，各地区的地形条件差异非常大，很难统一规定直线的最大长度。我国在道路辽阔设计中参考使用外国的经验值，根据德国和日本的规定：直线的最大长度(单位m)为20(-----设计速度，80km/h)即为1600m。虽然地域不同，环境不同，但一般情况下应尽量地避免追求过长地直线指针。（2）直线的最小长度为了保证行车安全，相邻两曲线之间应具有一定地直线长度。这个直线长度是指前一曲线的终点(缓直HZ或圆直YZ)到后一曲线起点(直缓ZH或直圆ZY)之间的长度。①对于同向曲线间的最小直线长度：《公路路线设计规范》(JTGD20-2006)(以下简称《规范》)规定同向曲线间地最短直线长度(单位为m)以不小于6(单位km/h)即为480m为宜。②对于反向曲线间的最小直线长度：《规范》规定反向曲线间最小直线长度(单位为m)以不小于2(单位为km/h)即160m为宜。2.4.3平曲线要素值的确定平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以组合成不同的线形。在做这次设计中主要用到的组合有以下几种：（1）基本形曲线几何元素：按直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合而成的曲线。这种线形是经常采用的。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)规定，除四级路可以不设缓和曲线外，其余各级都应设置缓和曲线。它的曲率连续变化，便于车辆遵循；旅客感觉舒适；行车更加稳定；增加线形美观等功能。设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比设计成1：1：1~1:2:1。这一点非常的重要。（2）有缓和曲线的圆曲线要素计算公式1）在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书图2-1按回旋曲线敷设缓和曲线（2.1）（2.2）（2.3）（2.4）（2.5）（2.6）（2.7）（2.8）式中：——总切线长，（）；——总曲线长，（）；——外距，（）；——校正数，（）；——主曲线半径,（）；104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书——路线转角，（°）；——缓和曲线终点处的缓和曲线角，（°）；——缓和曲线切线增值，（）；——设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（）；——缓和曲线长度，（）；——圆曲线长度，（）。2）主点桩号计算（2-9）（2-10）（2-11）（2.12）（2.13）（2.14）2.5平曲线计算JD1计算：已知：圆曲线半径R=400m，两端缓和曲线等长均为LS=87m，交点桩号JD1=K0+490.646，转角θ=16°2′20.1〞。1）平曲线要素计算：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书2）计算曲线5个主点里程桩号：(校核无误)JD计算：已知：圆曲线半径R=400m，两端缓和曲线等长均为LS=87m，交点桩号JD1=K0+934.738，转角θ=25°32′17.4″。1）平曲线要素计算：2）计算曲线5个主点里程桩号：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书(校核无误)计算结果见表2-1。表2-1平曲线要素表交点号交点桩号交点转角曲线要素表（m）半径切线长缓和曲线长曲线总长外距(°′″)R（m）T1(m)L1(m)Lh(m)E(m)T2(m)L2(m)JD0K0+000.0000°0′0″JD1K0+490.64616°02′20″(Z)40099.94987198.97284.7462JD2K0+919.45525°32′17.4″(Y)400134.31287265.290010.9510104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书第三章纵断面设计3.1概述沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。由于自然因素的影响以及经济性的要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线。纵断面设计根据地形、地质、水文、地物，综合考虑平面、横断面而设。纵断面是道路纵断面设计的主要成果，也是道路设计的重要技术之一。在纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线，它是根据中在线各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面的起伏变化情况；另一条是设计线，它是经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是由直线和竖曲线组成的。直线的坡度和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济以及行车的安全，它们的一些临界值的确定和必要的限制，是以通行的汽车类型及行驶性能来决定的。在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线，按坡度转折形式的不同，竖曲线有凹有凸，其大小用半径和水平长度表示。3.2原则及方法3.2.1二级公路纵断面设计的总原则纵断面的设计标准规定如下：（1）二级公路的最大坡度为5%，长路堑以及横向排水不畅的路段采用不小于0.3%的纵坡，当采用平坡（0%）或小于0.5%的纵坡时路基边沟应作纵向排水设计。（2）二级公路最小坡长为150m。（3）坡长限制：纵坡坡度≥3%，最大坡长不大于1200m；纵坡坡度≥4%，最大坡长不大于1000m；纵坡坡度≥5%，最大坡长不大于800m；纵坡坡度≥6%，最大坡长不大于600m；（4）满足视觉需要的竖曲线半径：凸形竖曲线为4000、8000m，凹形竖曲线为6000m；104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书（5）竖曲线半径一般最小值2000，凹形竖曲线半径一般最小值1500m；（6）竖曲线最小长度为85m；（7）最大合成坡度9.0%，最小合成坡度为0.5%，平均纵坡不宜大于5.5%。合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即为流水线方向。合成坡度的计算公式为：（3-1）式中：I――合成坡度，％；――超高横坡或路拱横坡，％；――路线设计纵坡坡度，％。各级公路最小合成纵坡不宜小于0.5％。当合成纵坡小于0.5％时，应采用综合排水措施，以保证路面排水畅通。纵断面的设计原则规定如下：（1）纵面线形与地形相结合,视觉成视觉连续,平顺而圆滑的线形，避免在短距离内出现频繁起伏；（2）应避免出现能看见近处很远处而看不见凹处的线形；（3）在积雪或冰冻地区，应避免采用陡坡；（4）微丘地形的纵坡应均匀平缓，丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而起伏过大；（5）计算行车速度≥60km/h公路必须注重平纵合理组合，不仅应满足汽车运动学和力学要求，而且应充分考虑驾驶员在视觉和心理方面的要求；（6）平纵配合的视觉应在视觉是能自然地诱导驾驶员的视线，保持视觉的连续性；（7）平纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉心理上保持协调；（8）平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线略大于竖曲线。即所谓的“平包竖”；（9）平纵面线形组合视觉应注意线形与自然环境和景观的配合与协调；（10）在直线段内不能插入短的竖曲线。3.2.2平、纵线形设计应避免的组合（1）直线段内不能插入短的竖曲线；（2）小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重迭；（3）避免在长直线上设置陡坡及曲线长度短，半径小的凹形竖曲线。3.2.3纵坡设计的一般要求（1）满足“标准”中有关纵坡的规定要求；104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书（2）纵坡应尽量平缓，起伏不宜过大和频繁，并应尽量避免标准中的极限值，对一般公路，应注意考虑运输，农业机械等方面的要求；（3）应综合考虑沿线的地形，地质，气候等情况，并根据需要采取适当的技术措施，并保证公路的稳定和畅通；（4）尽量减少土石方和其它工程数量，以降低工程数量。3.2.4纵坡设计纵坡设计方法步骤（1）准备工作海地软件自动生成路线纵断面的地面线及平面直线、平曲线的示意图，并标注每个中桩的桩号和地面标高，而设计者要做的是分析沿线土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。（2）标注控制点（3）试坡试坡主要是在已标出控制点的纵断面图上，根据技术标准、选线意图，并考虑各控制点和经济点的要求以及地形变化情况，初步定出纵坡设计线的工作。试坡应以控制点为依据，照顾多数经济点，试坡的要点可以归纳为：“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点”。（4）调坡调坡主要根据以下两方面进行：①综合选线意图。②对照技术标准或规范。（5）核对核对主要在有控制意义的特殊横断面上进行。其做法是：在纵断面图上直接由厘米格子读出相应桩号的填挖高度，将此值用“路基横断面透明范本”套在相应横断面地面在线，检查若有填挖过大、坡脚落空、挡墙过高、桥涵填土不够以及其它边坡不稳现象，则需要调整坡度线。（6）定坡结合以上原则，对路段进行实际设计，本路段最大纵坡坡度3.012%，最小纵坡坡度为1.300%。本路段共设2个变坡点。曲线要素见表3-1。表3-1竖曲线要素编号桩号高程(m)半径(m)切外距104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书线长T(m)E(m)1K0+490.0001929.6501200089.1600.33122K0+917.7881935.210800068.4890.29323.3纵断面设计计算3.3.1设计标高计算公式坡线标高=变坡点标高+；（3-2）或坡线标高=变坡点标高-；（3-3）式中：x——计算点到变坡点的距离，m；i——坡线的纵坡，%；升坡段取正，降坡段取负。3.3.2竖曲线要素的计算公式图3-1竖曲线计算竖曲线长度L或竖曲线半径R：（3-4）104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书竖曲线切线长T：（3-5）竖曲线上任一点竖距h：（3-6）竖曲线外距E：（3-7）式中：R——竖曲线半径，m；L——竖曲线的曲线长，m；T——竖曲线的切线长，m；E——竖曲线的外距，m；ω——两相邻纵坡的代数差，以小数计；h——竖曲线上任意点到切线的纵距；x——竖曲线上任意点与竖曲线始点的水平距离，m。3.3.3竖曲线要素计算以变坡点1计算，变坡点的里程桩号为K0+490.000，该点高程为1929.650m，相邻两坡段纵坡为=+2.786，=+1.300，竖曲线半径R=12000m，试计算竖曲线要素以及K0+490.000的高程。各变坡点竖曲线要素计算过程如下：，为凸形设计高程的计算：竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T=(K0+490.000)-89.160=K0+400.840竖曲线起点高程=1929.650-89.1600.02786=1927.166（m）竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T=(K0+490.000)+89.160=K0+579.160竖曲线终点高程=1929.650+89.1600.01300=1930.809（m）变坡点2计算，变坡点的里程桩号为K0+917.788，该点高程为1935.21m104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书，相邻两坡段纵坡为=+1.300，=+3.012，竖曲线半径R=8000m，试计算竖曲线要素以及K0+917.788的高程。各变坡点竖曲线要素计算过程如下：，为凹形设计高程的计算：竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T=(K0+917.788)-68.488=K0+849.300竖曲线起点高程=1935.210-68.4880.01300=1934.32（m）竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T=(K0+917.788)+68.488=K0+986.277竖曲线终点高程=1935.21+68.4880.03012=1937.27（m）结果见表3-2。表3-2竖曲线表变坡点变坡点高程(m)坡长(m)坡度(%)竖曲线半径R(m)切线长T外距E竖曲线起点竖曲线终点桩号凹凸(m)(m)桩号桩号K0+000.000400.8402.786K0+490.0001929.6501200089.1600.3312K0+400.840K0+579.160270.1391.300K0+917.7881935.210800068.4890.2932K0+849.299K0+986.277422.5573.0123.4纵断面设计成果路线纵断面图是纵断面设计的最终成果，是道路设计文件的重要组成部分。在纵断面途中，主要有以下内容：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书（1）里程桩号、地面高程与地面线、设计高程与设计线以及施工填挖值等；（2）设计的纵坡度和坡长；（3）竖曲线及其要素、平面上的直线及平曲线；104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书第四章横断面设计4.1概述横断面设计包括行车道、路肩、边沟边坡、截水沟等设施构成的。公路横断面组成应根据公路等级、设计速度、地形、地质等调剂来确定，以保证公路的交通安全、通行能力、路基的强度和稳定性。横断面要素的确定主要是确定组成公路路幅的各部分的几何尺寸，在实际设计中，一般是根据公路等级和交通量的大小，参考《公路工程技术标准》3.0.11条，各级公路横断面来确定，同时结合当地交通规划和有关要求进行适当地调整。4.2设计原则公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上的剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面。道路横断面，是指中在线各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线构成的。横断面设计线包括行车道、路肩、边沟边坡、截水沟等设施构成的。（1）设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。（2）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度以外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其它结构物，采用经济有效的病害防治措施。（3）还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。（4）沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。（5）当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其它排水设施等。（6）路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书4.3设计步骤（1）根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。（2）根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、设计边坡度等）抄于相应桩号的断面上。（3）根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。（4）绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。一般直线上的断面可不示出路拱坡度。（5）计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。（6）由图计算并填写路基设计表、路基土石方计算表，并进行必要的调配。标准横断面布置图如图4-1所示：图4-1路基标准横断面图(单位：cm)4.4设计综述4.4.1路拱坡度根据《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)，二级公路沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1～2%，故取路拱坡度为2%；路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%～2%，故取土路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书4.4.2路基边坡坡度设计路段以山地、丘陵为主，路堑边坡多为石质边坡，根据《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)路堑边坡采用1：0.5。本设计路段路基填土为粘性土，根据《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)路堤边坡，当H<3m（H—路基填土高度）时，路基边坡按1：1.5设计。4.4.3边沟设计查《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)得边沟横断面形式采用梯形，梯形边沟内侧边坡坡度为1：1～1：1.5，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。少雨浅挖地段的土质边沟可采用三角形横断面，其内侧边坡宜采用1：2～1：3，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。本设计路段采用梯形边沟，边坡坡度为1：1，且底宽为0.4m，深0.4m。4.4.4加宽值的计算汽车行驶在曲线上，各轮轨迹半径不同，其中以后内轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的舒适与安全。另外，汽车行驶在横向力较大的弯道上会有一定的横向摆动，也应增加路面的宽度。我国《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)规定，平曲线半径等于或小于250m时，应在平曲线内侧加宽。双车道路面的加宽值查表可得。一般在弯道内侧圆曲线范围内设置全加宽。由于本公路设计最小圆曲线半径为400m，故不设加宽。4.4.5超高设计为抵消车辆在曲线路线上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理的设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性与舒适性。当汽车等速行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，而在回旋在线行驶则因回旋线曲率是变化的，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适应的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。在公路工程施工中，路面的超高横坡及正常路拱横坡是不便于用坡度值来控制，而是用路中线及路基，路面边缘相对于路基设计高程的相对高差来控制的。因此，在设计中为便于施工，应计算出路线上任意位置的路基设计高程与路肩及路中线的高差。所谓超高值就是指设置超高后路中线，路面边缘及路肩边缘等计算点与路基设计高程的高差。超高示意图见图4-2所示。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书图4-2超高示意图（1）超高《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)规定：设计车速为80km/h的二级公路，半径为400m时最大超高6%，本设计取5%。（2）超高缓和段长度为了行车的舒适性和排水的需求，对超高缓和段必须加以控制，超高缓和段长度按下式进行计算：（4.3）式中：——旋转轴至行车道（设路缘带为路缘带）外侧边缘的宽度，（m）；——超高坡度与路拱坡度代数差，（%）；p——超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间相对升降的比率。超高缓和段长度按上式计算结果，应取为5m的倍数，并不小于10m的长度；双车道公路绕行车道内边缘旋转超高值计算：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书表4-1绕边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式注圆曲线外缘1、计算结果均为与设计高之高差2、临界断面距缓和段起点：3、x距离处的加宽值：中缘内缘过渡段外缘中缘内缘具体计算结果见表4-2。表4-2超高表交点编号交点桩号断　面　桩　号缓和曲线超高缓和超　高超高值ⅠⅡⅢ长度(m)段长度(m)渐变率(%)JD1K0+490.646K0+390.697K0+408.097K0+425.49787.0087.001/2905.00K0+589.670K0+572.270K0+554.87087.0087.001/290JD2K0+919.455K0+785.143K0+802.543K0+819.94387.0087.001/2005.00K1+050.433K1+033.033K1+015.63387.0087.001/2004.5土石方的计算及处理4.5.1土石方数量计算104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书用棱台法结合几何图形法算得路基填挖方数量，填挖方分别计算，填方扣除路面结构层厚度，挖方不扣除。得到每个桩号断面的填挖土石方量。根据两桩号里程差及断面面积，按平均断面法算得两桩号间的土石方数量。填挖部分分别计算，算得后填入《路基土石方数量计算表》,计算结果见土石方Excel表。若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱体其体积的计算公式为：V=（A1+A2）L/2(4-4)式中：V——体积，即土石方数量（）；A1、A2——分别为相邻两断面的面积（）；L——相邻断面之间的距离（m）。此法计算简易，较为常用，一般称之为“平均断面法”。土石方数量计算应注意的问题：（1）填挖方数量分别计算，（填挖方面积分别计算）；（2）土石方应分别计算，（土石面积分别计算）；（3）换土、挖淤泥或挖台阶等部分应计算挖方工程量，同时还应计算填方工程量；（4）路基填、挖方数量中应考虑路面所占的体积，（填方扣除、挖方增加）；（5）路基土石方数量中应扣除大中桥所占的体积，小桥及涵洞可不予考虑。4.5.2路基土石方调配土石方调配的目的是为确定填方用土的来源、挖方弃土的去向：以及计价土石方的数量和运量等。通过调配合理地解决各路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调运条件下移挖作填，达到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和弃上，以减少占用耕地和降低公路造价。填方土源：附近挖方利用借土挖方去向：调往附近填方弃土（一）土石方调配原则（1）就近利用，以减少运量：在半填半挖断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，然后再作纵向调配，以减少总的运输量。（2）不跨沟调运：土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不作跨越调运。（3）高向低调运：应注意施工的可能与方便，尽可能避免和减少上坡运土；位于山坡上的回头曲线段优先考虑上线向下线的土方竖向调运。（4）经济合理性：应进行远运利用与附近借土的经济比较（移挖作填与借土费用的比较）。远运利用的费用：运输费用、装卸费等借土费用：开挖费用、占地及青苗补偿费用、弃土占地及运费104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书为使调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，用以分析工程用土是调运还是外借。土方调配“移挖作填”固然要考虑经济运距问题，但这不是唯一的指标，还要综合考虑弃方或借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产影响等。有时移挖作填虽然运距超出一些：运输费用可能稍高一些，但如能少占地，少影响农业生产，这样，对整体来说也未必是不经济的。（5）不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定和人工构造物的材料供应。（6）土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。借土应结合地形、农田规划等选择借土地点，并综合考虑借土还田，整地造田等措施。弃土应不占或少占耕地，在可能条件下宜将弃土平整为可耕地，防止乱弃乱堆，或堵塞河流，损坏农田。（二）土石方调配方法土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法及土石方计算表调配法等，目前生产上多采用土石方计算表调配法，该法不需绘制累积曲线图与调配图，直接可在土石方表上进行调配，其优点是方法简捷，调配清晰，精度符合要求。该表也可由计算机自动完成。具体调配步骤是：（1）土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的，调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置、陡坡、大沟等注在表旁，供调配时参考。（2）弄清各桩号间路基填挖方情况并作横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量。（3）在作纵向调配前，应根据施工方法及可能采取的运输方式定出合理的经济运距，供土石方调配时参考。（4）根据填缺挖余分布情况，结合路线纵坡和自然条件，本着技术经济和支农的原则，具体拟定调配方案。方法是逐桩逐段地将毗邻路段的挖余就近纵向调运到填缺内加以利用，并把具体调运方向和数量用箭头标明在纵向利用调配栏中。（5）经过纵向调配，如果仍有填缺或挖余，则应会同当地政府协商确定借土或弃土地点，然后将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或废方栏内。（6）土石方调配后，应按下式进行复核检查：横向调运十纵向调运十借方=填方横向调运十纵向调运十弃方=挖方挖方十借方=填方十弃方以上检查一般是逐页进行复核的，如有跨页调配，须将其数量考虑在内，通过复核可以发现调配与计算过程有无错误，经核证无误后，即可分别计算计价上石方数量、运量和运距等，为编制施工预算提供上石方工程数量。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书计算经济运距，进行土石方员运纵向调配。应尽可能在本桩位内移挖做填，以减少废方和借方。运用经济运距，综合考虑施工方法，运输条件和地形情况等因素。调配土石方应考虑桥涵位置，一般不做跨沟调配。考虑地形情况，不宜往上坡方向调运。运用以上原则，在做完填挖方数量、本桩利用、填缺、挖余后，进行纵向调配。把每公里合计、填挖方数量、利用方、弃方数量填入《每公里路基土石方数量计算表》。最大运距500m。土石方计算数据见附录表SIV-13土石方计算。（三）关于调配计算的几个问题（1）经济运距填方用土来源，一是路上纵向调运，二是就近路外借土。一般情况调运路堑挖方来填筑距离较近的路堤还是比较经济的。但如调运的距离过长，以致运价超过了在填方附近借土所需的费用时，移挖作填就不如在路堤附近就地借土经济。因此，采取“调”还是“借”有个限度距离问题，这个限度距离即所谓“经济运距”，其值按下式计算：经济运距L经=B/T+L免式中：B——借土单价（元／m3）；T——远运运费单价（元／m3·km）；L兔——免费运距（km）。由上可知，经济运距是确定借土或调运的限界，当调运距离小于经济运距时，采取纵向调运是经济的，反之，则可考虑就近借土。（2）平均运距土方调配的运距，是指从挖方体积的重心到填方体积的重心之间的距离。在路线工程中为简化计算起见，这个距离可简单地按挖方断面间距中心至填方断面间距中心的距离计算，称平均运距。在纵向调配时，当其平均运距超过定额规定的免费运距，应按其超运运距计算土石方运量。（3）运量土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积。单位：·km在生产中，工程定额是将平均运距每10m划为一个运输单位，称之为“级”，20m为两个运输单位，称为二级，余类推，在土方计算表内可用符号①、②表示，不足10m时，仍按一级计算或四舍五入。于是：总运量=调配（土石方）方数×n式中：n——平均运距单位（级），其值为：n=（L-L免）/A其中：L——平均运距；104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书L免——免费运距。在土石方调配中，所有挖方无论是“弃”或“调”，都应予以计价。但对于填方则不然，要根据用土来源来决定是否计价。如果是路外借土，那当然要计价，倘若是移挖作填调配利用，则不应再计价，否则形成双重计价。因此计价土石方必须通过土石方调配表来确定其数量为：计价土石方数量=挖方数量十借方数量一般工程上所说的土石方总量，实际上是指计价土石方数量。一条公路的土石方总量，一般包括路基工程、排水工程、临时工程、小桥涵工程等项目的土石方数量。对于独立大、中桥梁、长隧道的土石方工程数量应另外计算。具体计算及调配见附表《路基土石方数量表》104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书第五章路基设计与防护5.1概述路基是在天然地基上按路线的平面位置及纵坡要求开挖或填筑成一定断面形状的土质或石质结构物，它是道路建筑的主体，又是道路路面的基础。为使路线平顺，在自然地面低于路基设计标高处要填筑成路堤，在自然地面高于路基设计标高处要开挖成路堑。路基必须具有足够的强度和稳定性，即在其本身静力作用下地基不应发生过大沉陷；在车辆动力作用下不应发生过大的弹性和塑性变形；路基边坡应能长期稳定而不坍滑。为此，需要在必要处修筑一些排水沟、护坡、挡土结构等路基附属构筑物。路基是一种线形结构物，具有路线长与大自然接触面广的特点，其稳定性，在很大程度上由当地自然条件所决定。合理选择线位，可以避开地质不良地段和工程艰巨路段，保证路基稳定，减少工程数量，节约工程投资。路基工程的特点是：工艺较简单，工程数量大，耗费劳力多，涉及面较广，耗资亦较多。路基施工改变了沿线原有自然状态，挖填借弃土石方涉及当地生态平衡、水土保持和农田水利。土石方相对集中或条件比较复杂的路段，路基工程往往是施工期限的关键之一。路基设计，通常包括路基基身、排水、防护与加固等方面。路基基身设计，主要涉及填料选择、压实标准、路基边坡及地基要求等问题。在本设计中暂不考虑护坡等问题。5.2路基设计5.2.1路基类型与构造通常根据公路路线设计确定的路基标高与天然地面标高是不同的，路基设计标高低于天然地面标高，需进行挖掘；路基设计标高高于天然地面标高，需进行填筑。由于填挖情况的不同，路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合等三种类型。具体见图5-1所示：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书图5-1路基横断面（1）路堤路堤是全部用岩土填筑而成的路基。按路堤的填土高度不同，划分为矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度小于1.0～1.5m的，属于矮路堤；填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.5～20m之间的属于一般路堤。随其所处的条件和加固类型的不同，还有浸水路堤、护脚路堤和挖沟填筑路堤等形式。本次设计中的路堤均属于一般路堤。（2）路堑路堑是全部在天然地面开挖而成的路基。图5－1是几种常见的横断面形式，有全挖路基、台口式路基及半山洞路基。（3）半填半挖路基半填半挖路基是指当天然地面横坡较大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一半填半挖侧填筑时而行程的路基。半填半挖路基若处理的得当，可以保持土石方数量平衡，路基稳定可靠，是一种比较经济的断面形式。（4）路基宽度路基宽度为行车道路面以及两侧路肩宽度之和。路面宽度根据设计通行能力及交通量的大小而定，一般每个车道宽度为3.50～3.75m。各级公路路基宽度按《公路工程技术标准》的规定进行设计。（5）路基高度路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高和地面标高的差值。通常路基高度是指路基中心线标高与原地面标高之差。从路基的强度和稳定性要求出发，路基上部土层应处于干燥或中湿状态，路基高度应根据临界高度并结合沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书（6）路基边坡坡度公路路基边坡坡度，可用边坡高度H与边坡宽度b之比表示，并H＝1，H：b＝1：0.5（路堑边坡）或1：1.5（路堤边坡）。，通常用1：n（路堑）或1：m（路堤）表示其坡率，称为边坡坡率。5.2.2路基横断面由横断面设计，根据《公路工程技术标准》，取二级公路路基宽度为12m，其中路面跨度为7.5m，无须设置中央分隔带，硬路肩宽度为1.5×2=3m，土路肩宽度为0.75×2=1.5m。；路面横坡为2%，硬路肩横坡为2%，土路肩横坡为3%，路基设计图如图5-2图5-2路基宽度示意图单位：cm5.2.3路基压实标准路基压实采用重型压实标准，根据《公路路基设计规范》要求压实度应符合表5-1要求。表5-1路基压实度填挖类别路面以下深度（m）路基压实度二级公路零填即挖方0~0.300.30~0.80≥95填方0~0.300.30~0.800.80~1.501.50以下≥95≥95≥94≥92104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书5.2.4路基填料填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。砾（角砾）类土，砂类土应优先选作路床填料，土质较差的细粒土可填于路基底部，用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均采用同类填料。细粒土做填料，当土的含水量超过最佳含水量两个百分点以上时，应采取晾晒或掺入石灰、固化材料等技术措施进行处理。桥涵台背和挡土墙墙背填料，应优先选用内摩檫角值较大的砾（角砾）类土，砂类土填筑。5.2.5路床处理（1）路床土质应均匀、密实、强度高，上路床压实度达不到要求时，必须采取晾晒，掺石灰等技术措施。路床顶面横坡应与路拱坡度一致。（2）挖方地段的路床为岩石或土基良好时，可直接利用作为路床，并应整平，碾压密实。地质条件不良或土质松散，渗水，湿软，强度低时，应采取防水，排水措施或掺石灰处理或换填渗水性土等措施，处理深度可视具体情况确定。（3）填方路基的基底，应视不同情况分别予以处理。基底土密实，地面横坡缓于1：2.5时，路基可直接填筑在天然地面上，地表有树根草皮或腐殖土土应予以处理深除。当陡于1：2.5时，地面须挖成阶梯式，梯宽2.0m，并做2%的反坡。路堤基底范围内由于地表水或地下水影响路基稳定时，应采取拦截，引排等措施，或在路堤底部填筑不易风化的片石，块石或砂、砾等透水性材料。水稻田，湖塘等地段的路基，应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、掺灰及其它加固措施进行处理，当为软土地基说，应按特殊路基处理。5.2.6路基防护（1）路基填土高度H<3m时，采用植物防护，为防止雨水，对土路肩边缘及护坡道的冲刷，草坪网布被在土路肩上铺入土路肩25cm，在护坡道上铺到边沟内侧为止。（2）路基填土高度H>3m时，采用浆砌片石衬砌拱防护，当3≤H≤4m时，设置单层衬砌拱，当4＜H≤6m时，设置双层衬砌拱，拱内铺设草坪网布被为保证路面水或坡面水不冲刷护坡道，相应于衬砌拱拱柱部分的护坡道也做铺砌。（3）路线经过河塘地段时，采用浆砌片石满铺防护，并设置勺形基础，浆砌片石护坡厚30cm，下设10cm砂垫层，基础埋深80cm，底宽60cm。（4）路堑路段边坡为1：1.5，按规范采用浆砌片石防护。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书5.3路基排水设计5.3.1路基排水设计路基地表排水可采用边沟、截水沟、排水沟、跌水和急流槽，各类地段排水沟应高出设计水位0.2m以上。边沟横断面采用梯形，梯形边沟内侧边坡坡度为1：1，边沟的深度为0.4m，边沟纵坡宜与路线纵坡一致，边沟采用浆砌片石，截水沟横断面采用梯形，边坡采用1：1，宽度为0.4m。水流通过陡坡地段时可设置跌水等或急流槽，应采用浆砌片石，边墙应高出设计水位0.2m以上，其横断面形式为矩形，槽底应做成粗糙面，厚度为0.2～0.4m，混凝土为0.1～0.3m，跌水的台阶高度可采用0.3～0.6m，台面坡度应为2%～3%，急流槽纵坡不宜陡于1：1.5，急流槽过长时应分段修筑，每段长度不宜超过10m。5.3.2路面排水设计本公路的路面排水主要是采用路肩排水措施，主要由急流槽，路肩排水沟和截水沟组成。路肩排水设施的纵坡应与路面的纵坡一致，当路面纵坡小于0.3%时，可采用横向分散排水方式将路面水排出路基，但路基填方边坡应进行防护。路堤边坡较高，采用横向分散排水不经济时，应采用纵向集中排水方式，在硬路肩边缘设置排水带，并通过急流槽将水排出路104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书第六章挡土墙设计6.1挡土墙设计原则挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建物。按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙和山坡墙等类型。由于部分路段填挖方较大，为防止路基发生坍塌，要设置挡土墙以加定性。经分析填方路段采用重力式挡土墙,挖方路段采用仰斜式挡土墙。6.1.1挡土墙的布置路堑挡土墙大多设在边沟旁。山坡挡土墙应设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定。当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近，基础情况相似时，应优先选用路肩墙，按路基宽布置挡土墙位置，因为路肩挡土墙可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地。若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙，并作经济比较后确定墙的位置。沿河堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。6.1.2挡土墙的纵向布置挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图。布置的内容有：（1）确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方、式。路肩挡土墙端部可嵌入石质路堑中，或采用锥坡与路堤衔接，与桥台连接时，为了防止墙后填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出，需在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。路堑挡土墙在隧道洞口应结合隧道洞门，翼墙的设置做到平顺衔接；与路堑边坡衔接时，一般将墙高逐渐降低至2m以下，使边坡坡脚不致伸入边沟内，有时也可以横向端墙连接。（2）按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置。（3）布置各段挡土墙的基础。墙趾地面有纵坡时，挡土墙的基底宜做成不大于5%的纵坡。但地基为岩石时，为减少开挖，可沿纵向做成台阶，台阶尺寸视纵坡大小而定，但其高宽比不宜大于1：2。（4）布置泻水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书6.2挡土墙的横向布置横向布置，选择在墙高最大处，墙身断面或基础形式有变异处以及其它必须桩号处的横断面图上进行。根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指针等设计数据，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。6.2.1平面布置对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。（1）挡土墙的埋置深度①当冻结深度小于或等于1m时，基底应在冻结线以下不小于0.25m，并应符合基础最小埋置深度不小于1m的要求。②当冻结深度超过1m时，基底最小埋置深度不小于1.25m，还应将基底至冻结线以下0.25m深度范围的地基土换填为弱冻胀材料。③受水流冲刷时，应按路基设计洪水频率计算冲刷深度，基底应置于局部冲刷线以下不小于1m。④路堑式挡土墙基础顶面应低于路堑边沟底面不小于0.5m。⑤在风化层不厚的硬质岩石地基上，基底一般应置于基岩表面风化层以下；在软质岩石地基上，基底最小埋置深度不小于1m。基础位于横向斜坡地面上时，前趾埋入地面的深度和距地表的水平距离应满足表6-1的要求。表6-1埋深表土层类别最小埋置深度h(m)距地表水平距离L(m)较完整的硬质岩石0.250.25~0.50一般硬质岩石0.600.60~1.50软质岩石1.001.00~2.00土质≥1.001.50~2.506.3排水设施104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书挡土墙应设置排水措施，以疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。排水措施主要包括：设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗，不要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础；设置墙身泄水孔，排除墙后水。浆砌片石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔。墙高时，可在墙上部加设一排泄水孔。排水孔的出口应高出墙前地面0.3m；若为路堑墙，应高出边沟水位0.3m；若为浸水挡土墙，应高出常水位0.3m。为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料及滤层，以免孔道阻塞。6.4沉降逢与伸缩缝为避免因地基不均匀沉降而引起墙身开裂，需根据地质条件的变异和墙高，墙身断面的变化情况设置沉降缝。为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，依情况设置伸缩缝。设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10~15m设置一道，兼有两者的作用，缝宽2~3cm，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15m。6.5挡土墙施工方法挡土墙施工方法：重力式挡土墙一般采用明挖基础，对岩石地基，应清除表面风化层，墙址前应有足够的襟边宽度。砌筑时，应将石料表面清扫干净并用水保持湿润，砌筑时外面线应顺直整齐，内面线可大致顺试，浆砌石底面应卧浆铺砌。选用浆砌片石，片石分层砌筑应长短相间的与里层砌块咬接成一体。6.6挡土墙设计验算6.6.1设计基本资料104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书墙身及基础填料及地基挡土类型仰斜式路肩墙填料种类重度(kN/m)砂类土19墙高H(m)6.00填料内摩擦角()35墙面坡度1:0.25填料与墙背摩擦角墙背坡度1:0.25基础顶面埋深（m）1.25砌筑材料M5浆砌MU50片石地基土类别重度(kN/m)密实砂类土21砌筑材料的重度(kN/m)23地基土承载力特征值(kN)800地基坡度tan0.20基底与地基土摩擦系数0.40圬工砌体间的摩擦系数0.70地基土摩擦系数0.70公路等级及荷载强度片石砂浆砌体强度设计值公路等级二级抗压0.71汽车荷载标准公路I-级轴心抗拉0.048墙顶护栏荷强度7弯曲抗拉0.072直接抗剪0.120已建挡土墙的截面尺寸见图1，试按本细则的规定对其进行验算：6.6.2挡土墙自重及重心计算：取单位墙长（1m），如图2虚线所示，将挡土墙截面划分为三部分，截面各部分对应的墙体重量为：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书H=6.0mH=6.88mH=0.38mB=1.94mB=1.9mB=1.6m0.5m1.0m0.4mB=1.6m1244113B=2.0m6.0m0.29m1.5m0.5m0.4mZ3G32G2Z1ZO12O1G截面各部分的重心至墙趾（）的距离：单位墙长的自重重力为：全截面重心至墙趾的距离：6.6.3后踵点界面处，墙后填土和车辆荷载所引起的主动土压力计算按本细则表4.2.5的规定，当墙身高度为5m时，附加荷载标准值：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书换算等代均布土层厚度为：因基础埋置较浅，不计墙前被动土压力。当采用库仑土压力理论计算墙后填土和车辆荷载引起的主动土压力时候，计算图式如图3所示：H=6.88m0.38mB=1.94mB=1.43m1.6m0.5m441h=0.86m0ExEyEZy1OO20.2:1xZ1:0.251:0.25δθ按本细则附录A.0.3条所列土压力计算公式，计算结果如下：因d=0，故104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书墙顶至后踵O的距离H=6.88后踵点土压为：单位墙长（1m）上土压力的水平分量：单位墙长（1m）上土压力的竖直分量：土压力水平分量的作用点至墙趾的距离：土压力竖直分量的作用点至墙趾的距离：6.6.4按基础宽、深作修正的地基承载力特征值基础最小深（算至墙趾点）：ZyxZ0.2:1ExyEELq=7kN/m21O0GLG，符合基础最小埋深的规定；但，所以修正后的地基承载力特征值等于地基承载力特征值。按细则表5.2.8的规定，当采用荷载组合H时，地基承载力特征值提高系数K=1.0,故=1.0800=800（kPa）验算地基承载力时，计入作用在挡土墙顶面的护栏荷载强度与车辆附加荷载标准值，104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书基底应力计算的力系图可参见图4.6.6.5基底合力的偏心距验算：按细则5.2.1条的规定：在地基承载力计算中，基础的作用效应取正常使用极限状态下作用效应标准组合。作用于基底形心处的弯矩：作用于倾斜基底的垂直力：倾斜于基底合力的偏心距为：偏心距验算符合本细则表5.2.4及公式（5.2.2-4）的规定。6.6.6地基承载力验算：有细则公式（5.2.2）可算得：基底最大压应力与地基承载力特征值比较：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书=800（kpa）地基承载力验算通过。6.6.7挡土墙及基础沿基底平面、墙踵处地基水平面的滑动稳定验算：按细则5.2.1条规定：计算挡土墙及地基稳定时，荷载效应应按承载能力极限状态下的作用效应组合。（1）沿基地平面滑动的稳定性验算（图5）不计墙前填土的被动土压力，即，计入作用于墙顶的护栏重力。滑动稳定方程应符合：按本细则表4.1.7规定，土压力作用的综合效应增长对挡土墙结构起不利作用时，,则有：符合沿基底倾斜平面滑动稳定方程的规定。抗滑动稳定系数：细则表5.3.5规定，荷载组合II时，抗滑动稳定系数，故本例沿倾斜基底的抗滑动稳定系数，符合本细则的规定。（2）104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书沿过墙踵点水平面滑动稳定性验算（见图6）计入倾斜基底与水平滑动面之间的土楔的重力，砂性土粘聚力c=0。滑动稳定方程应符合：即：计算结果符合滑动稳定方程的规定。抗滑动稳定系数：符合本细则抗滑动稳定系数的规定。6.6.8挡土墙绕墙趾点的倾覆稳定验算不计墙前填土的被动土压力：（1）倾覆稳定方程应符合：即：计算结果符合倾覆稳定方程的规定。（2）抗倾覆稳定系数：H=6.88m0.38mB=1.94mB=1.43m1.6m0.5m441h=0.86m0ExEyEZy1OO20.2:1xZ1:0.251:0.25δθ细则表5.3.5规定，荷载组合II时，抗倾覆稳定系数故本例的抗倾覆稳定系数符合本细则规定。6.6.9挡土墙身正截面强度和稳定验算取基顶截面为验算截面：（1）基顶截面压力计算（图7）由墙踵点土压力的计算结果：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书；基顶截面宽度：基顶截面处的计算墙高为：按：;基顶处的土压力为：单位墙长（1m）上土压力的水平分量：单位墙长（1m）上土压力的竖直分量：土压力水平分量的作用点至基顶截面前缘的力臂长度：土压力竖直分量的作用点至基顶截面前缘的力臂长度：（2）基顶截面偏心距验算：截面宽度：取单位墙长（1m），基顶截面以上墙身自重：墙身重心至验算截面前缘力臂长度：墙顶防撞护栏重量换算集中力：护栏换算集中力至验算截面前缘的力臂长度：按细则公式（6.3.5）计算，查表6.3.5-1取综合数应组合系数并按表4.1.7的规定，取荷载分项系数104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书截面形心上的竖向力组合设计值为：基底截面形心处，墙身自重及护栏重量作用的力矩：基底截面形心处，墙身自重及护栏重量作用的力矩：按细则表4.1.7的规定，分别取作用分项系数：根据本细则表6.3.5-1的规定，取综合效应组合系数截面形心上的总力矩组合设计值：查本细则表6.3.6得合力偏心距容许限值为：截面上的轴向力合力偏心距：符合偏心距验算要求，应按本细则公式（6.3.8-1）验算受压构件墙身承载力。（1）截面承载力验算：由前计算结果知，作用于截面形心上的竖向力组合设计值为：按细则表3.1.5的规定，本挡土墙之结构重要性系数为：查细则表6.3.8得长细比修正系数：由细则公式（6.3.8-3）计算构件的长细比：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书按细则6.3.8条规定：由公式（6.3.8-1）得构件轴向力的偏心距和长细比对受压构件承载力的影响系数：墙身受压构件抗力效应设计值：因为符合细则公式（6.3.8-1）的规定，所以截面尺寸满足承载力验算要求。（1）正截面直接受剪验算：按细则6.3.12条规定，要求：计算截面上的剪力组合设计值：由基础资料得：又：可计算得到轴压比为：查细则表6.3.12得：符合正截面直接受剪验算要求。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书第七章路面设计7.1概述路面结构是直接为行车服务的结构，不仅受各类汽车荷载的作用，且直接暴露于自然环境中，经受各种自然因素的作用。路面工程的工程造价占偶那个路造价的大部分，因此，做好路面设计是至关重要的。路面设计不能简单的理解为路面结构设计，设计内容应包括路面类型与结构方案设计、路面结构设计和经济评价。本设计采用沥青路面以及水泥混凝土路面进行设计，并进行综合评价。7.2路面结构设计原则7.2.1结构层厚度设计原则（1）结构层造价：面层比较贵，而基层相对比较便宜，因此面层厚度一般比较薄，而下面各层比较厚；（2）各结构层扩散应力的效果。一般基层厚度不大于40cm，如果大于40cm，增加基层厚度对减小路表面弯沉和减小面层底面拉应力的作用已不明显；（3）压实机具的能力：基层一层压实厚度为15-20cm，在安排各层厚度时，应尽量使其与压实机具所能达到的厚度相适应。7.2.2材料的选择原则路面结构的组合应因地制宜地选择适应经济的组成材料，既能经受行车荷载和自然因素的作用，又能充分发挥结构层材料最大效能。7.3结构层组合设计原则（1）根据路面内荷载应力随深度递减的规律安排结构层次，个相邻结构层之间刚度不能相差太大。基层与相邻面层的回弹模量比在0.08-0.4范围内；（2）要注意个相邻结构间的相互影响；（3）要考虑由于各种自然条件带来的不利影响。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书7.4路面设计步骤本设计路面采用沥青混凝土以及水泥混凝土路面两种路面进行设计，并进行对比。下面以沥青路面为例，其结构设计有以下四步：（1）根据设计任务书的要求进行交通量分析，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。（2）按路基土类与干湿类型：将路基划分为若干路段(在一般情况下路段长不宜小于500m，若为大规模机械化施工，不宜小于lkm)，确定各路段土基回弹模量。（3）可参考规范推荐结构：拟定几种可能的路面结组合与厚度方案，根据选用的材料进行配合比试验及测定各结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料设计参数。（4）根据设计弯沉值计算路面厚度：对二级公路沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比、提高极限抗拉强度，再重新计算。设计时，应先拟定某一层作为设计层，拟定面层和其它各层的厚度。当采用半刚性基层、底基层结构时，可任选一层为设计层，当采用半刚性基层、粒料类材料为底基层时，应拟定面层、底基层厚度，以半刚性基层为设计层才能得到合理的结构；当采用柔性基层、底基层的沥青路面时，宜拟定面层、底基层的厚度，求算基层厚度，当求得基层厚度太厚时，可考虑选用沥青碎石或乳化沥青碎石做上基层，以减薄路面总厚度，增加结构强度和稳定性。7.5沥青路面结构设计7.5.1基本资料工程设计地点为石河子，工程名称为石河子周边某二级公路工程，路线全长1408.834m。设计等级为二级公路，路基宽度为12m，设计车速为80km/h。拟建公路位于盆地，公路沿线地形总体比较平缓，属于平原微丘区，地势由东南向西北倾斜，自然地面坡度约为3～8‰。本段地处公路自然区划的Ⅵ2区，海拔高度在500m～700m之间。残积—坡积低山丘陵区岩性以泥岩、粉砂岩、砾岩、凝灰岩、碎屑岩、煤层为主；剥蚀—堆积平原区岩性以泥质砂岩、细砂岩、红色砾岩、中、细砂、低液限粉土为主。风积沙漠区岩性以细砂、中砂、低液限粉土为主，路基中湿，E=50MPa，极端高气温43.0℃104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书，极端最低气温-42.6℃，最大动图深度136~141cm。该地区在设计年限内交通量平均增长率γ=4.54%，沥青路面设计年限为12年。表7-1路面设计代表车型交通量及技术参数序号汽车型号前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数轮组数轴距（m）交通量1小客车16.5020.31双013502交通SH14125.5555.101双04003四平SPK6153877.82双42654北京BJ13013.5527.21双08505解放CA15028.768.21双03056东风EQ14023.7069.201双04257黄河JN-15049.00101.601双04258日野KB22250.20104.301双03009拖挂车五十铃8378.5222297.5.2路面设计设计年限内一个车道累计当量周次计算。路面设计采用双轮组单轴载100KN为标准周载1、当以设计弯沉值为设计指标时，换算成标准轴载P的当量作用次数N的公式为：。对于小客车：由于其前轴跟后轴均小于25KN可以省略不算。对于交通SH141：前轴：C=1，C=6.4，=25.55KN，n=400次/d后轴：C=1，C=1，=55.1KN，n=400104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书次/d对于四平SPK615：前轴：C=1，C=6.4，=38KN，n=265N=25.203次/d后轴：C=1，C=1，=77.8KN，n=265N=177.844次/d对于北京SPK130：前轴：=13.5KN<25KN，省略不算后轴：C=1，C=1，=27.2KN，n=850N=2.950次/d对于解放CA50：前轴：C=1，C=6.4，=28.7KN，n=305N=8.557次/d后轴：C=1，C=1，=68.2KN，n=305N=57.712次/d对于东风EQ140：前轴：=23.7KN<25KN，省略不算后轴：C=1，C=1，=69.2KN，n=425N=85.743次/d对于黄河JN-150：前轴：C=1，C=6.4，=48KN，n=425N=122.157次/d后轴：C=1，C=1，=101.6KN，n=850N=455.383次/d对于日野KB222：前轴：C=1，C=6.4，=50.2KN，n=300N=95.799次/d后轴：C=1，C=1，=104.3KN，n=300104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书N=360.295次/d对于拖挂车五十铃：前轴：C=1，C=6.4，=28.7KN，n=29N=82.522次/d后轴：C=1，C=2.2，=68.2KN，n=29N=22.259次/d合计=1533.126次/d设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：设计年限为t=12年，γ=4.45%，双向四车道，车道系数为0.6.次1、当进行半刚性基层层底拉应力验算时，换算成标准轴载P的当量作用次数N的公式为：同理，可得N=1198.29次/d设计年限内一个方向上一个车道的累计当量轴次的计算：次7.5.3拟定路面结构及方案104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书组合方案，拟定的方案如下：细粒式沥青混凝土h=4cm粗粒式沥青混凝土h=6cm水泥稳定碎石h=？级配碎石h=20cm7.5.4各层材料的抗压模量与劈裂强度各层材料的抗压模量与劈裂强度见表7-2：表7-2材料名称20℃抗压回弹模量（MPa）15℃抗压回弹模量（MPa）15℃劈裂强度（MPa）细粒式沥青混凝土140020001.4中粒式沥青混凝土120014001粗粒式沥青混凝土100012000.8水泥稳定碎石1500——0.5二灰灰稳定碎石1500——0.5二灰土750——0.25级配碎石225————7.5.5设计指标的确定对二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构底层验算。1、设计弯沉的计算该公共路为二级公路，故公路等级系数A=1.1，且是沥青混凝土面层，故面层类型系数A=1.0，查表得=1.0，N=。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书=1、各层材料的容许层底拉应力的计算容许拉应力.细粒式沥青混凝土：K===0.570MPa粗粒式沥青混凝土：K===0.326MPa水泥稳定碎石：K===0.287MPa计算结果列于下表：表7-3各层材料容许拉应力材料名称K细粒式沥青混凝土1.42.4540.570粗粒式沥青混凝土0.82.4540.326水泥稳定碎石0.51.7430.2877.5.6确定设计层的厚度1、组合方案的计算（采用三层体系为计算体系）：1）令实际弯沉L=L，弯沉综合修正系数：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书弹性三层体系的实际弯沉理论弯沉系数2）将多层体系照弯层等效的原则换算为按三层体系，如图：→中层厚度换算：3）查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得K=1.0=0.71，查诺谟图可得由三层体系表面弯沉系数诺谟图上的计算公式可得：，查得H=4.3*10.65=45.795=16.74+1.184h解得h=24.54cm，取h=25cm7.5.7底层弯拉应力验算公路为二级公路，对沥青混凝土面层、半刚性基层都进行拉应力计算。1、方案的底层拉应力的验算104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书1）验算沥青混凝土面层底面的弯拉应力。将多层路面按照拉应力相等原则换算为弹性三层体系，如图：→h=hH=h=27.430cm=0.9721.52.5760.03查表得=0.1,m=0.75,m=0.3,=0.<0.326MPa2)验算沥青混凝土基层底面的弯拉应力将多层路面按照拉应力相等的原则换算为弹性三层体系，如图：→h=h+h=34.354cmH=20cm104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书=3.2260.151.8780.22查表得=0.42,m=0.98,m=1.2则=0.346MPa<0.425MPa各结构层均满足底层弯拉应力要求，方案可行。7.6水泥混凝土路面设计7.6.1设计资料：公路技术等级：二级公路；自然区划：Ⅵ2；土基回弹模量：50Mpa；交通增长率：4.45%；行车道宽度：7.5m车辆组成及交通量见表7-4。表7-4交通量表汽车类型前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数后轴轮组数日交通量（辆/天）小客车16.5020.31双1350交通SH14125.5555.101双400四平SPK61503877.82双265北京BJ13013.5527.21双850解放CA5028.768.21双305东风EQ14023.7069.201双425黄河JN-15049.00101.601双425特大车日野KB22250.20104.301双300拖挂车五十铃8378.52双29根据《公路工程技术标准》（JTGD40-2004）和《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2000）设计。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书7.6.2设计要求路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。垫层的宽应与路基同宽，其最小厚度为150mm。水文地质条件不良的土质路堑，路床土湿度较大时，宜设置排水垫层，排水垫宜采用砂、砂砾等颗粒材料。基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。基层类型宜依照交通等级按表7-5，选用。表7-5适宜各交通等级的基层类型交通等级基层类型特重交通贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土基层重交通水泥稳定粒料或沥青稳定碎石基层中等或轻交通水泥稳定粒料、石灰粉煤灰稳定粒料或级配粒料基层基层厚度选择表7-6各类基层厚度的适宜范围基层类型厚度适宜的范围（mm）贫混凝土或碾压混凝土基层120～200水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层150～250沥青混凝土基层40～60沥青稳定碎石基层80～100级配粒料基层150～200水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。面层一般采用设接缝的普通混凝土；面层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路等有可能产生不均匀沉降时，应采用设置接缝的钢筋混凝土面层。路肩铺面结构应具有一定的承载能力，其结构导线组合和材料选用应与行车道路面相协调，并保证进入路面结构中的水的排除。7.6.3水泥路面设计1.交通分析轴载换算并确定交通等级：水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴轮型和轴载的作用次数，按下式换算为标准轴载的作用次数。轴载换算采用以下公式：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书（7-13）（7-14）（7-15）（7-16）式中：Ns—100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；Pi—单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴-双轮组轴型级轴载的总重（kN）；—轴型和轴载级位数；—各类轴型级轴载的作用次数；—轴-轮型系数，单轴-双轮组时，；单轴-单轮时，按式（7-14）计算；双轴-双轮组时，按式（7-15）计算；三轴-双轮组时,按式（7-16）计算。交通轴载换算计算结果列于表7-7中。表7-7轴载换算车型Pi(KN)交通SH141后轴55.14000.029四平SPK6150后轴77.82650.023解放CA50后轴68.23050.668东风EQ140后轴69.24251.174黄河JN-150后轴101.60425547.88日野KB222前轴50.203002.01后轴104.30300588.396拖挂车五十铃前轴8329488.423后轴78.52901630.00由《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002)3.0.1，（以下简称《水泥路面规范》）二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级。由《水泥路面规范》表A.2.2，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.38。按式（A.2.2）计算得到设计基准期内设计车道标准何在累积作用次数为：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书次，属重交通等级。2.初拟路面结构由表3.0.1，相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。根据二级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查表7-8。表7-8水泥混凝土面层厚度（mm）参考范围交通等级重中等公路等级高速公路及快速路一级公路及主干路二级公路及次干道二级公路及次干道三四级公路及支路三四级公路及支路变异水平等级低中低中高中高中面层厚度270-240260-230250-230240-210230-200220-200所以初拟普通混凝土面板厚度24cm。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚20cm；垫层为15cm低剂量无机结合料稳定土；考虑充分利用路基宽度，将全部硬路肩和部分土路肩硬化，普通混凝土的平面尺寸为宽4m,长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。3.路面材料参数确定按《水泥路面规范》表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应的弯拉弹性模量标准，值为31GPa。各层材料回弹模量及厚度数据见表7-9。表7-9设计厚度参数表层位名称回弹模量(Mpa)厚度(cm)1普通混凝土31000面层242水泥稳定粒料1300基层203低剂量无机结合料稳定土600垫层154新建土基50104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书按式（B.1.5）基层和垫层当量回弹模量：基层和垫层当量弯曲刚度：基层和垫层当量厚度：回归系数：基层顶面当量回弹模量：普通混凝土面层的相对刚度半径为式中：—基层顶面的当量回弹模量；—路床顶面的回弹模量；—基层和底基层或垫层的当量回弹模量；—基层和底基层或垫层的回弹模量；104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书—基层和底基层或垫层的当量厚度；—基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度；—基层和底基层或垫层的厚度；——与有关的回归系数。4.荷载疲劳应力按式（B.1.3），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为因纵缝设拉杆平缝，取应力折减系数=0.87。考虑设计基准期内荷载累计疲劳作用的疲劳应力系数：根据公路等级，由表B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数：按式（B.1.2），何在疲劳应力计算为5.温度疲劳应力查表3.0.8，Ⅳ2区最大温度梯度取，。板长5米，,混凝土面板厚0.24m,查图的Bx=0.64。按式（B.2.2）最大温度时混凝土板的温度翘曲应力计算为VI区回归系数：a=0.837，b=0.038，c=1.382，温度疲劳作用系数：温度疲劳应力：查表3.0.1，二级公路安全等级为三级，相应,与三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度85%104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书。在据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数为。因而，所选普通混凝土面层厚度24cm可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合影响。混凝土路面结构图见图7-1。图7-1路面结构图（单位：cm）5.接缝设计（1）纵缝设计一次铺筑宽度为3.75m，设置纵向施工缝，纵向施工缝采用平缝形式，上部应锯切槽口，深度为35mm，宽度为6mm，槽内灌塞填缝料。如图7-3所示：7-2纵向施工缝（单位：mm）104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书纵向缩缝：采用假缝形式，锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深度。采用粒料基层时，槽口深度应为板厚的1/3；采用半刚性基层时，槽口深度应为板厚的2/5。如图7-3所示：7-3纵向缩缝（单位：mm）（2）横向接缝横向施工缝其位置尽可能选在缩缝或胀缝处。如图7-4所示：7-4横向施工缝构造（单位：mm）横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式，顶部应锯切槽口，深度为面层厚度的1/5-1/4，宽度为6mm，槽内填塞填缝料。如图7-5所示：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书7-5横向缩缝构造（单位：mm）104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书第八章桥涵设计8.1设计资料1.跨度和桥面宽度（1）标准跨径（墩中心距）。（2）计算跨径。（3）主梁全长：15.96m。（4）桥面宽度（桥面净宽）：净13+2×0.5m（防撞护栏）。采用混凝土防撞护栏，线荷载为7.5。2技术标准设计荷载：公路－Ⅰ级。环境标准：Ⅰ类环境。设计安全等级：二级。3主要材料（1）混凝土空心板采用长C50混凝土，铰缝采用混凝土C40；桥面铺装采用C30沥青混凝土和C40防水混凝土。（2）钢筋：预应力钢筋采用高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞线，公称直径15.20mm，公称面积140，标准强度，设计强度，弹性模量8.2设计要点1.结构设计（1）本空心板按预应力混凝土A类构件设计。（2）桥面板横坡为2%单向横坡，各板均斜置，横坡由下部结构调整。（3）空心板断面：空心板高度0.75m，宽度1.22m,各板之间有0.10m的缝隙。（4）桥面铺装：上层为0.10m的30沥青混凝土，下层为0.12m的40防水混凝土，两者之间加设SBS防水层。（5）施工工艺：预制预应力空心板采用先张法施工工艺。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书（1）桥梁横断面与构造及空心板截面尺寸如下图：2，设计参数（1）对湿度为80%。（2）体系整体均匀升温25℃，匀降温25℃。（3）C50混凝土的材料特。（4）青混凝土重度按23计，预应力混凝土重度按26计，混凝土重度按25计。8.3空心板截面几何特性计算1．截面面积空心板截面面积为：2．截面重心位置全截面对1/2板高处的静距为：铰缝的面积为：则毛截面重心离1/2板高的距离为：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书（即毛截面重心离板上缘距离为38.552cm）铰缝重心与1/2板高处的距离为：3.空心板毛截面对其重心轴的惯性矩为：铰缝对自身的重心轴惯性矩为：空心板毛截面对其重心轴的惯性矩为：=3.394空心板截面的抗扭刚度可简化为如图所示的箱形截面来近似计算：抗扭刚度可按下式计算Ⅳ作用效应计算1永久作用效应计算104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书（1）空心板自重（一期结构自重）（2）桥面系自重（二期结构自重）：由于是高速公路，没有人行道及栏杆，只有防撞栏杆，本设计采用混凝土防撞栏杆，按单侧7.5kN/m线荷载计算。桥面铺装上层为10cm厚C30沥青混凝土，下层为12cm厚C40防水混凝土，则全桥宽铺装层每延米重力为：上述自重效应是在各空心板形成整体后再加至桥上的，由于桥梁横向弯曲变形，各板分配到的自重效应是不相同的。为了计算方便，近似按各板平均分配桥面铺装重量来考虑，则每块空心板分配到的每延米桥面系重为：（1）铰缝自重计算（二期结构自重）由上述计算得空心板每延米总重力为：由此可计算简支空心板永久作用效应，计算如下：作用类型作用集度/KN.m计算跨径/m作用效应-弯矩M（KN.m）作用效应-剪力V/KN跨中1/4跨支点1/4跨跨中G113.19515.56399.34299.505102.6651.330G28.31215.56251.56188.6764.6732.330G21.50715.56650.89488.167167.3283.6602可变作用效应计算公路-I级车道荷载的均部荷载标准值为和集中荷载标准值为：计算弯矩时。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书（1）冲击系数和车道折减系数计算：结构的冲击系数与结构的基频有关，故应先计算结构的基频，可计算简支梁的基频其中：由于1.5Hz，故可由下式计算出汽车荷载的冲击系数当车道大于两车道时，应进行车道折减，四车道折减33%，但折减后不得小于用两车道汽车荷载布载的计算结果。为简化计算，本算例仅按两车道和四车道布载，分别进行计算，取最不利情况进行设计。（2）汽车荷载横向分布系数：本算例空心板跨中和l/4处的荷载横向分布系数按铰接板法计算，支点按杠杆原理计算，支点至l/4点之间截面的荷载横向分布系数通过直线内插求得。1）跨中及l/4处的荷载横向分布系数计算首先计算空心板的刚度参数，根据下式得由前面计算知：,，，单板宽b=123cm，计算跨径，代入上式得在求得刚度参数后，即可依板块个数及计算板号按值差附表A得各轴处的影响线坐标。由内插得到时1~6号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值，内插得计算结果见下表。由下表的数据画出各板的横向分布系数影响线，并按横向最不利位置布载，求得两车道及四车道两种情况下的各板横向分布系数。各板的横向分布影响线及横向最不利布载见下图，由于桥梁横向断面结构对称，故只计算1~6号板的横向分布影响线坐标值。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书各板的荷载横向分布系数计算见表9-3：计算公式：有表9-3结果可知：四车道和两车道布载时，均为1号板的横向分布系数为最不利，因此取得跨中和l/4处的荷载横向分布系数值：，104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书支点处荷载横向分布系数计算：支点处的荷载横向分布系数按杠杆原理法计算。由图可知横向分布系数计算如下：支点到l/4处的荷载横向分布系数按直线内插求得，空心板荷载横向分布系数计算结果见表如下：车道荷载效应计算：计算车道荷载引起的空心板及l/4处截面的效应时，均布荷载标准值应不满于使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于影响线中一个最大影响线峰值处，如图9-6、图9-7所示。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书1）跨中截面弯矩：两车道布载：不计冲击：计冲击：四车道布载：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书不计冲击：计冲击：剪力两车道布载：不计冲击：计冲击：四车道布载：不计冲击：计冲击：2）弯矩：两车道布载：不计冲击：计冲击:四车道布载：不计冲击：计冲击:剪力104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书两车道布载：不计冲击：计冲击：四车道布载：不计冲击：计冲击：3)支点截面剪力支点截面由于车道荷载产生的效应，考虑横向分布系数沿空心板跨长的变化，同样均布荷载标准值应满布于使结构产生不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中的一个最大影响线的峰值处，如图9-8所示。两车道布载：不计冲击：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书计冲击:四车道布载：不计冲击：计冲击：可变作用效应（汽车）汇总于下表9-5中，由此可看出，车道荷载以及两车道布载控制设计。3.作用效应组合据可能同时出现的作用效应选择了四种最不利的效应组合：短期效应组合、长期效应组合、标准效应组合和承载能力极限状态基本组合，见表9-6。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书8.6预应力钢筋数量估算及布置1.预应力钢筋数量的估算本设计采用先张法预应力混凝土空心板构造形式。在进行预应力混凝土桥梁设计时，首先根据结构在正常使用的极限状态正截面抗裂性确定预应力钢筋的数量，然后根据构件的承载能力极限状态要求确定普通钢筋的数量。本设计为部分预应力A类构件，先根据正常使用极限状态正截面抗裂性确定有效预应力。根据6.3.3节介绍，对于A类预应力混凝土构件，在作用（或荷载）短期效应组合下，应满足的要求。式中，为在作用（或荷载）短期效应组合作用下，构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力；为扣除全部预应力损失后的预应力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压应力。在设计时，和的值可按下式进行计算式中：A、W———构件毛截面面积及其对毛截面受拉边缘的弹性抵抗矩；———预应力钢筋重心对毛截面重心轴的偏心距，，可预先假定；———按作用短期效应组合计算的弯矩值。代入，可求得满足部分预应力混凝土A类构件正截面抗裂性要求所需的最小有效预加力为：本设计中，=918.49KNm=918.49×Nmm，预应力空心板采用C50，=2.65MPa，空心板毛截面面积为A=5075=5075×，抵抗抵抗矩为104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书=0.93×=0.93×假设=4.5cm，=（37.5-1.052-4.5）cm=31.95cm=319.5mm把数据代入上式得：=.5N所需预应力钢束截面面积按下式计算：式中———预应力钢筋的张拉控制应力；———全部预应力损失值。本设计采用高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞线，公称直径为15.20mm，公称面积140，标准强度为=1860MPa，设计强度为=1260MPa，弹性模量=1.95×MPa。根据式（6-35），≤0.75，本设计中取=0.65，预应力损失总和近似假定为20%的张拉控制力，则==1534=15.34采用12根15.2钢绞线，钢绞线面积=12×1.4=16.8>15.341.预应力钢筋的布置本设计采用12根15.2钢绞线布置在空心板下缘，沿空心板跨长直线布置，钢绞线重心距下缘的距离=4.5cm。先张法混凝土构件预应力钢绞线之间的净距，对七股钢绞线不应小于25mm104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书，在构件端部10倍预应力钢筋直径范围内，设置3～5片钢筋网。8.5换算截面几何特性计算在配置了预应力钢筋和普通钢筋之后，需要计算换算截面的几何特性。1.换算截面面积而，，把以上数据带入得2.换算截面重心位置预应力筋和普通钢筋换算截面对空心板毛截面重心轴的静矩为于是得换算截面到空心板毛截面重心轴的距离为104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书则换算截面重心至空心板截面下缘和上缘的距离分别为换算截面重心至预应力筋重心及普通钢筋重心的距离分别为1.换算截面惯性矩2.换算截面弹性抵抗矩下缘：上缘：8.6承载能力极限状态计算1.跨中截面正截面抗弯承载力计算跨中截面构造尺寸及配筋见图9-11。预应力钢绞线合力作用点到截面底边的距离，普通钢筋合力作用点到截面底边的距离，则预应力钢筋和普通钢筋的合力作用点至空心板截面底边的距离为则跨中截面有效高度。采用等效工字形截面来计算，见图9-10。上翼缘厚度为，上翼缘有效宽度为，肋宽。根据式（6-61）来判断截面类型：所以，属于第一类T形截面，应按宽度104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书的矩形截面来计算其正截面抗弯承载力。根据式（6-60），混凝土截面受压区高度x为，且将代入下式可计算出跨中截面的抗弯承载力因此，跨中截面正截面抗弯承载力满足要求。2.斜截面抗剪承载力计算（1）截面抗剪强度上、下限校核：选取距支点h/2处截面进行斜截面抗剪承载力计算。截面构造尺寸及配筋见图9-11。先进行抗剪强度上、下限复核，根据式（6-21），截面尺寸要求应满足式中——验算截面处由作用（或荷载）产生的剪力组合设计值（KN），由表9-6的支点处剪力及l/4截面剪力，内插得距支点h/2=400mm处的截面剪力：kNb——相应于剪力组合设计值处的等效工字形截面腹板宽度，即b=470mm；——相应于剪力组合设计值处的截面有效高度，由于本例预应力钢筋及普通钢筋都是直线布置，因此有效高度与跨中相同，为=705mm；——混凝土强度等级（），空心板为C50，=50。故空心板距支点h/2处截面尺寸满足抗剪要求。当满足式（6-22）时，可不进行斜截面抗剪承载力计算式中——混凝土抗拉强度设计值，对C50，根据表1-5，取1.83；104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书——预应力提高系数，对预应力混凝土受弯构件，取1.25。上式中右侧1.25为板式受弯构件承载力的提高系数。代入上式得，因此，不需要进行斜截面抗剪承载力计算，梁体可按构造要求配置箍筋即可。参考6.1节的构造要求，在支座中心向跨中方向不小于1倍梁高范围内，箍筋间距不应大于100mm，故在支座中心到跨中1.03mm范围内箍筋间距取为100mm，其他梁段箍筋间距取为250mm，箍筋布置见图。跨中部分箍筋配筋率为满足最小配筋率的要求。（2）斜截面抗剪承载力计算根据6.2.2节介绍，选取以下两处截面进行空心板斜截面抗剪承载力计算：①距支座中心h/2=375mm处截面，距跨中距离为x=7380mm；②距支座中心1.03m处截面（箍筋间距变化处），距跨中距离为x=6750mm。计算上述各处截面的剪力组合设计值，可按表9-6的支点处剪力及截面剪力，内插得到，计算结果见下表1）距支座中心h/2=400mm处截面104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书由于空心板的预应力筋及普通钢筋是直线配筋，故此截面有效高度取与跨中相同，即=705mm，其等效工字形截面的肋宽为b=470mm。由于没有设置弯起斜筋，因此，斜截面抗剪承载力即为：式中各符号的含义相同，此处箍筋间距，HRB335钢筋，双肢箍筋，直径为10mm，，则箍筋配筋率为把以上数据代入得：该处截面抗剪承载力满足要求。2）距跨中截面x=6750mm处截面此处箍筋间距，，采用HRB335钢筋，双肢箍筋，直径为10mm，，把以上数据代入斜截面抗剪承载力公式得：该处截面抗剪承载力满足要求。8.7正常使用极限状态计算（七）正截面抗裂性计算正截面抗裂性计算式对构件跨中截面混凝土的拉应力进行验算，对于部分预应力A类构件，应满足如下两个要求：1）在作用短期效应组合下，。2）在作用长期效应组合下，。式中——在作用短期效应组合下，构件抗裂验算边缘的法向拉应力，104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书；——扣除全部预应力损失后的喻佳丽在构件抗裂验算边缘产生的预压应力，计算求得则空心板截面下缘的预压应力为——在荷载的长期效应组合下，空心板抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力，由此得，在作用短期效应组合和长期效应组合下，跨中截面混凝土拉应力满足部分预应力A类构件的要求。2.斜截面抗裂性验算部分预应力A类构件斜截面抗裂性验算是由主拉应力控制的，采用作用的短期效应组合，并考虑温差作用。温差作用效应可利用正截面抗裂计算中的温差应力计算，并选择支点截面，分别计算支点截面1-1纤维处（空洞顶面）、2-2纤维处（空心板换算截面重心轴处）、3-3纤维处（空洞底面处）主拉应力。对于部分预应力混凝土A类构件，在作用短期效应组合下，预制空心板应该满足：式中——由作用短期效应组合和预加力产生的混凝土主拉应力：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书——在计算主应力点，由预加力和按作用短期效应组合计算的弯矩产生的混凝土法向应力：——在计算主应力点，由预应力弯起钢筋的预加力和按作用短期效应组合计算的剪力产生的混凝土剪应力：——计算主拉应力处按作用短期效应组合计算的弯矩：——计算截面按作用短期效应组合计算的剪力设计值：——计算主拉应力点以上（或以下）部分换算截面面积对换算截面重心轴的面积矩：b——计算主应力点处构件腹板的宽度。下面先计算温差应力。3)正温差应力1-1纤维处：2-2纤维处：3-3纤维处：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书3)反温差应力：为正温差应力乘以-0.51-1纤维处：2-2纤维处：3-3纤维处：上述计算中正值表示压应力，负值为拉应力。(3)主拉应力的计算1）1-1纤维处：由前面计算，得Vsd=276.44kN=2.7644×105N，b=230×2=460mm，计算主拉应力截面抗弯惯性矩Io=3.5257×1010mm4,，空心板1-1纤维以上截面对空心板换算截面重心轴静矩为So11=1220×120×（393.64-120/2）mm3=45.76464×106mm3则式中，Ms等于0（按短期效应组合计算的支点截面弯矩设计值）。其中则空心板支点截面1-1纤维处的预压应力σpc为104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书==-0.988MPa式中y0—1-1纤维处至换算截面重心轴的距离，y0=（393.46-120）mm=252.6mm。计入正温差效应，则有=-1.045MPa计入反温差效应，则有=-0.212MPa主拉应力：计入正温差效应：计入反温差效应：对于部分预应力混凝土A类构件，在短期效应组合下，预制构件应该满足。现在1-1纤维处，（计入正温差效应），（计入反温差效应），符合斜截面抗裂性要求。2）2-2纤维处：空心板2-2纤维以上截面对空心板换算截面重心轴静矩为104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书则有而空心板支点截面2-2纤维处的预压应力σpc为=式中y0—2-2纤维处至换算截面重心轴的距离，y0=0。计入正温差效应，则有=[3.031+0+0.8×(-1)]MPa=2.231MPa计入反温差效应，则有=（3.031+0+0.8×0.5465）MPa=3.468MPa主拉应力：计入正温差效应：计入反温差效应：对于部分预应力混凝土A类构件，在短期效应组合下，预制构件应该满足。现在1-1纤维处，104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书（计入正温差效应），（计入反温差效应），符合斜截面抗裂性要求。3)3-3纤维处：空心板3-3纤维以下截面对重心轴的静距：则有而空心板支点截面3-3纤维处的预应压力式中——3-3纤维处至换算截面重心轴的距离，。计入正温差效应，则有计入正温差效应，则有主拉应力：计入正温差效应：计入反温差效应：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书对于部分预应力混凝土A类构件，在短期效应组合下，预制构件应该满足。在3-3纤维处，（计入正温差效应），（计入正温差效应），满足构件斜截面抗裂要求。根据上面的检算可知，本本算例空心板斜截面抗裂满足要求。8.8主梁变形验算1.正常使用的挠度计算正常使用阶段的挠度值，按短期荷载效应组合进行计算，并考虑挠度长期增长系数。根据6.3.3节介绍，A类预应力混凝土构件的刚度应采用，取跨中截面尺寸及配筋情况确定，则于是由恒载效应产生的跨中挠度可近似按下列公式计算按短期荷载效应组合产生的跨中挠度可近似按下列公式计算上述计算中的、可查表9-6。受弯构件在使用阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响，即按荷载短期效应计算的挠度值，乘以挠度长期增长系数，对C50混凝土，内插可得到=1.425，则荷载短期效应组合引起的长期挠度值为恒载引起的长期挠度值为预应力混凝土受弯构件的长期挠度值，在消除结构自重产生的长期挠度值后梁的最大挠度不应该超过计算跨度的1/600，即：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书挠度值满足规范要求。2、预应力引起的反拱度计算及预拱度的设置（1）预加力引起的反拱度计算：空心板当放松预应力钢绞线时在跨中产生反拱度，设放松预应力钢绞线时，空心板混凝土强度达到C45。预加力产生的反拱度计算按跨中截面尺寸及配筋计算，根据6.3.3节介绍，反拱长期增长系数为=2.0，刚度为。放松预应力钢绞线时，空心板混凝土强度达到C45，此时，则、值将发生变化，此时需要从新计算截面惯性矩。1)换算截面面积的计算把以上数据代入得2）换算截面重心位置：预应力和普通钢筋换算截面对空心板毛截面重心轴的静矩为于是换算截面到空心板毛截面重心轴的距离为换算截面重心至空心板截面下缘和上缘的距离分别为换算截面重心至预应力钢筋重心及普通钢筋重心的距离分别为104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书3）换算截面惯性矩4）换算截面弹性抵抗矩下缘：上缘：5）跨中反拱度的计算扣除全部预应力损失后的预加力为则由预加力产生的弯矩为由预加力产生的跨中反拱度乘以反拱长期增长系数=2.0，得（2）预拱度的设置：对于预应力混凝土受弯构件，当预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应计算的长期挠度时，可以不设预拱度。由以上的计算可知，由预加力产生的长期反拱值，小于按荷载短期效应计算的长期挠度值，故应设置预拱度。跨中预拱度，支点预拱度，预拱度值沿顺桥方向做成平顺的曲线。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书8.9持久状况应力验算持久状况预应力验算应计算使用阶段正截面混凝土的法向压应力、预应力钢筋的拉应力及斜截面的主压应力。计算时作用效应去标准组合，并考虑温差应力。1.跨中截面混凝土正应力的验算根据6.4介绍，在使用阶段，预应力混凝土受弯构件正截面混凝土的压应力，对为开裂构件有式中——由预加力产生的混凝土法向拉应力，由式（6-37）计算由9.9节计算可知则由表9-6可得作用效应标准组合为：为（考虑板顶正温差应力）2.跨中截面预应力钢绞线拉应力的验算104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书受拉区预应力钢筋的最大拉应力，对钢绞线及未开裂构件有式中——按作用效应标准组合计算的预应力钢绞线重心处混凝土法向应力，可按式（6-79）计算跨中截面有效预加应力：考虑到温差应力，预应力钢绞线的拉应力为跨中截面预应力钢绞线拉应力满足要求。3.斜截面主应力验算斜截面主应力计算选择支点截面的1-1纤维处（空洞顶面），2-2纤维处（空心板换算截面中心轴处），3-3纤维处（空洞底面处）在作用标准值效应组合和预应力作用下产生的主压应力和主拉应力进行计算，并满足式（6-89）的要求，即。主压应力和主拉应力可按式（6-71）计算式中—在计算主应力点，由预加力和按作用标准效应组合计算的弯矩产生的混凝土法向应力，（计入温差效应）；---在计算主应力点，由预应力弯起钢筋的预应力和按作用标准组合计算的剪力产生的混凝土剪应力，;104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书—计算主拉应力处按作用标准组合计算的弯矩；—计算截面按标准组合计算的剪力设计值；—计算主拉应力点上（或以下）部分换算截面面积对换算截面重心轴的面积矩b—计算主应力点处构件腹板的宽度。（1）1-1纤维处：由前述计算，得=358.14KN,，计算主拉应力截面抗弯惯性矩空心板1-1纤维以上截面对换算截面重心轴静矩。则计入正温差效应式中—=0（按标准效应组合计算的弯矩值）—预加力在1-1纤维处产生的法向应力，见9.9节计算，=-0.49Mpa;—1-1纤维处正温差应力，见9.9节计算，正温差应力=-0.694Mpa，反温差应力=0.347Mpa.计入反温差应力于是1-1纤维处的主应力为计入正温差效应计入反温差效应104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书因此符合要求。（2）2-2纤维处：计算方法同上则在2-2纤维以上截面对换算截面重心轴静矩计入正温差效应式中——=0（按标准效应组合计算的弯矩值）——预加力在2-2纤维处产生的法向应力，见9.9节计算，=3.031Mpa;——2-2纤维处正温差应力，见9.9节计算，正温差应力=-0.1.093Mpa，反温差应力=0.5465Mpa.计入反温差应力于是2-2纤维处的主应力为计入正温差效应计入反温差效应因此符合要求。（3）3-3纤维处：计算方法同上104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书则在3-3纤维以上截面对换算截面重心轴静矩计入正温差效应式中——=0（按标准效应组合计算的弯矩值）——预加力在3-3纤维处产生的法向应力，见9.9节计算，=6.325Mpa;——3-3纤维处正温差应力，见9.9节计算，正温差应力=0.191Mpa，反温差应力=-0.0955Mpa.计入反温差应力于是3-3纤维处的主应力为计入正温差效应计入反温差效应因此符合要求。根据以上计算结果，在使用阶段正截面混凝土法向应力、预应力钢筋拉应力和斜截面主压应力均满足要求。以上主压应力最大值发生在1-1纤维处为(计入正温差效应)，则在的区段，箍筋可仅按构造要求布置。104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书在的区段。箍筋间距可按式（6-90）计算式中——箍筋抗拉强度标准值，由于前面箍筋采用HRB335钢筋，——斜截面内配置在同一截面的箍筋总截面面积（），由于前面箍筋为双肢。直径10mm，；b——腹板宽度，为460mm。则箍筋间距计算如下：而前述计算中采用的是，因此箍筋应按该处计算来配置，采用HRB335钢筋，四肢箍，直径仍为10mm，则得，于是箍筋间距取。此时箍筋配筋率为满足HRB335钢筋的箍筋配筋率不应该小于0.12%的要求。故全截面钢筋的配置如下：箍筋采用HRB335钢筋，四肢箍，直径为10mm。此时既满足斜截面抗剪承载力要求，也满足主拉应力计算要求。8.10短暂状况应力验算104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书根据6.5节介绍，预应力混凝土受弯构件按短暂状况计算时，硬计算其在制作、运输及安装等的施工阶段，由预加力（扣除相应的盈利损失）、构建自重及其他施工荷载引起的正截面和斜截面的应力，并不应超过相关规定的限值。为此，本算例应计算在放松预应力钢绞线时预制空心板的板底预应力和板顶预应力。设预制空心板当混凝土强度达到C45时，放松预应力钢绞线，这时空心板处于初始预加力及空心板自重共同作用下，需要计算空心板板顶（上缘）、板底（下缘）法向应力。对C45混凝土，其弹性模量Mpa，抗压强度标准值Mpa，抗拉强度标准值Mpa;预应力钢绞线弹性模量Mpa；普通钢筋弹性模量Mpa，于是有，，由以上数据计算得放松预应力钢绞线时空心板截面的几何特性，计算工程见9.10节第2部分。换算截面面积换算截面重心至空心板截面下缘和上缘的距离分别为，换算截面重心至预应力钢精重心及普通钢筋重心的距离分别为，换算截面惯性矩放松预应力钢绞线时，空心板截面法向应力计算取跨中、l/4处及支点处三个截面进行计算。1.跨中截面（1）根据式（6-37），由预加力产生的混凝土法向应力可按下式计算：板底压应力板顶拉应力式中——104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书先张法预应力钢筋和普通钢筋的合力，其值根据（6-43）和（6-38）有,式中——放松预应力钢绞线时的预应力损失值，对先张法构件，于是得Mpa1150.22Mpa板底压应力板顶拉应力（1）由板自重产生的板截面上、下缘应力计算：根据表9-6，空心板跨中截面由一期结构自重产生的弯矩为：，则由板一期结构自重产生的截面法向应力为下缘：上缘：放松钢绞线时，由预加力及板自重共同作用，空心板跨中截面上、下缘产生的法向应力为下缘应力：上缘应力：104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书由此可看出，空心板跨中截面上、下缘均为压应力，且均小于，符合要求。2、处截面（1）由预加力产生的混凝土法向应力计算，计算方法同跨中截面。板底压应力板顶拉应力（2）由板自重产生的板截面上下缘应力计算：根据表9-6，空心板处截面由一期结构自重产生的弯矩为则由板一期结构自重产生的截面法向应力为下缘上缘放松钢绞线时，由预加力及板自重共同作用，空心板处截面上、下翼缘产生的法向应力为下缘应力104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书上缘应力由此可看出，空心板处截面上、下翼缘均为压应力，且均小于，符合要求。（3）支点截面计算方法同跨中截面。板底压应力板顶拉应力由板自重在支点处截面产生的弯矩为零，因此空心板支点截面上下缘的法向应力为：下缘应力上缘应力故支点截面下缘压应力<0.7符合要求。上述计算中负值表示拉应力，正值为压力应力。将负值拉应力以绝对值表示，责支点截面上缘拉应力<，且104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书>,根据6.5节介绍，预拉去（截面上缘）应按以下原则配筋：当<0.7时，预拉区应配置其配筋率不小于0.2%的纵向钢筋。当=时，预拉区应配置其配筋率不小于0.4%的纵向钢筋。当时，预拉区应配置其配筋率应按两者之间直线内插。上述配筋率为预拉区普通钢筋截面，A为空心板截面毛截面面积，即A=5075由以上内插得到时纵向钢筋配筋率为,则得.预拉区的纵向钢筋宜采用带肋钢筋，其直径不宜小于14cm，现采用18根直径为12cm的HRB335钢筋，则满足要求，钢筋均匀布置在支点截面上边缘，见图9-14.104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书8.11桩长计算1恒载计算有前面计算得每片梁：167.32kN，共有11片。2活载计算由前面得：=182.0187kN。3上部结构计算4求得桩长104 石河子大学本科毕业设计计说明书算书附录：参考文献：[1]中华人民共和国交通部发布.JTGB01-2003.公路工程技术标准.北京：人民交通出版社，2003.[2]中华人民共和国交通部发布.JTGD20-2006.公路路线设计规范.北京：人民交通出版社，2006.[3]中华人民共和国交通部发布.JTGD30-2004.公路路基设计规范.北京：人民交通出版社，2004.[4]中华人民共和国交通部发布.JTGD40-2002.公路水泥混凝土路面设计规范.北京：人民交通出版社，2002.[5]中华人民共和国交通部发布.JTGD50-2006.公路沥青路面设计规范.北京：人民交通出版社，2006.[6]中华人民共和国交通部发布.JTGD60-2004.公路桥涵设计通用规范.北京：人民交通出版社，2004.[7]中华人民共和国交通部发布.JTT483-2002.交通科技报告编写规则.北京：人民交通出版社，2002.[8]中华人民共和国交通部发布.JTJ002-87.公路工程名词术语.北京：人民交通出社，1987.[9]中华人民共和国交通部发布.JTJ003-86.公路自然区划标准.北京：人民交通出社，1986.[10]中华人民共和国交通部发布.GB50162-92.道路工程制图标准.北京：人民交通出版社，1992.104 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